Двигатели, приводимые в действие ионами, в настоящее время несут спутники за пределами нашей солнечной системы, но здесь, на Земле, это футуристическое движение может привести в действие миниатюрных роботов.
Дэниел Дрю, студент инженерного факультета Калифорнийского университета в Беркли, вдохновился изучением миниатюрных роботов из научной фантастики, которую он пожирал в детстве.
Миниатюрные роботы, вдохновленные насекомыми, могут когда-нибудь использоваться для поиска замкнутых пространств для выживших после стихийного бедствия, контроля качества воздуха и даже заполнения в качестве опылителей для реальных насекомых, которые были стерты с лица земли.
«Представьте себе мир, в котором мы могли бы задействовать сенсорный вклад каждого отдельного насекомого на Земле», - сказал Дрю. «Именно такие данные высокого разрешения мы можем получить».
Но, похоже, что эти биоинспирированные прототипы, похоже, сработают, они столкнулись с проблемой, с которой их настоящие вдохновители не столкнулись, - с энергией. В отличие от насекомого, миниатюрному роботу нужен источник энергии, а это обычно означает какую-то батарею. Но батареи могут становиться только такими маленькими, а установка более крупной, более мощной батареи на микроробота означает, что весь робот должен стать больше, что побеждает цель.
Однако Дрю сказал, что его советник полагал, что старинное решение может решить эту современную дилемму - ионные двигатели. Датируясь экспериментами с пионером ракеты Робертом Годдардом, эти двигатели используют простой электростатический эффект, знакомый большинству людей, которые вытащили носки, слипшиеся из сушилки. По сути, ионный двигатель работает, стреляя электроном в камеру, заполненную каким-то газом. Когда он попадает в атом газа, этот электрон сбивает электрон с атома, делая его положительно заряженным. Отрицательно заряженная сетка около конца камеры затем вытягивает этот атом из движителя. Сила этого атома, вылетающего из движителя, продвигает его корабль вперед.
Однако эта сила не превышает атома, и ионные двигатели бледнеют по сравнению с мощностью двигателей, работающих на топливе или на батарейках. Попытки увеличить ионные двигатели, чтобы сделать их похожими на двигатели в «Звездных войнах» или даже работать с ховербордами, не увенчались успехом из-за слабой силы. Ионные двигатели были переведены в космический вакуум, где использующие их спутники не сталкиваются с сопротивлением воздуха, и эффективность важнее скорости.
Но Дрю понял, что при всех своих недостатках в макромасштабе ионные двигатели могут творить чудеса в микромасштабе.
Он разработал небольшие версии ионных двигателей и начал работать над их интеграцией в миниатюрных роботов. Эти "ионные корабли" имеют площадь примерно полдюйма и летят через трос. В будущих версиях могут использоваться крошечные бортовые батареи, чтобы обеспечить до 10 минут полета, и Дрю надеется, что они станут еще более эффективными. Он продемонстрировал одного из своих роботов на конференции в прошлом месяце в Монреале, Канада. В настоящее время кораблю нельзя управлять, но Дрю и его команда могут контролировать его высоту, что делает его похожим на базовый квадрокоптер с четырьмя двигателями, говорит он. По словам Дрю, из-за отсутствия движущихся частей и бесшумной тяги наблюдатели описывают ионокрафт как «жуткий» и «как НЛО».
В настоящее время Дрю работает над улучшением тяги своих микророботов, чтобы они могли двигаться быстрее и мощнее, а также думает о том, как эти ионные корабли будут управляться однажды, и даже о том, как люди будут взаимодействовать с ними психологически, когда эти устройства начинают входить в повседневную жизнь., Он представляет виртуальные симуляции, которые объединят людей со множеством микророботов, с которыми можно столкнуться.
«Микроробототехника - это такая молодая область», - сказал Дрю. «Вы должны нажать на каждый аспект этого, чтобы добиться прогресса».
В более ранней версии этой статьи неправильно указывалось, что ионокрафт летает от батареи. В настоящее время ремесло привязано к источнику питания, но в будущих версиях может использоваться аккумулятор. Smithsonian.com сожалеет об ошибке.
